Częstotliwość ta musi spełniać zależność:
gdzie: – częstotliwość w przybliżeniu klasycznym, – energia kinetyczna cząstki, – masa spoczynkowa cząstki, – prędkość światła w próżni.
Przy czym energia kinetyczna jest proporcjonalna do liczby przebiegów przyspieszanych cząstek między elektrodami – oznacza to, że jest proporcjonalna do czasu przyspieszania cząstek. Cyklotron przystosowany do odpowiedniej zmiany częstotliwości w miarę przyspieszania cząstek nosi nazwę synchrocyklotronu.
Innym urządzeniem jest synchrotron, w którym wzrost masy cząstki kompensuje się, zwiększając natężenie pola magnetycznego.
Modyfikacją w budowie cyklotronów są cyklotrony izochroniczne, w których efekty relatywistyczne są niwelowane przez modyfikację budowy elektromagnesu tak, by pole magnetyczne było tym silniejsze, im dalej od środka akceleratora.
Promieniowanie cyklotronowe Cząstka naładowana, poruszając się w polu magnetycznym, wysyła promieniowanie zwane promieniowaniem cyklotronowym. Jego moc rośnie wprost proporcjonalnie do kwadratu prędkości przyspieszanych cząstek, co powoduje